* random.c: Replaced mutex.h by the new ath.h. Changed all calls.
[libgcrypt.git] / cipher / sha1.c
1 /* sha1.c - SHA1 hash function
2  *      Copyright (C) 1998, 2001, 2002 Free Software Foundation, Inc.
3  *
4  * This file is part of Libgcrypt.
5  *
6  * Libgcrypt is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU Lesser General Public License as
8  * published by the Free Software Foundation; either version 2.1 of
9  * the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * Libgcrypt is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14  * GNU Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with this program; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA
19  */
20
21
22 /*  Test vectors:
23  *
24  *  "abc"
25  *  A999 3E36 4706 816A BA3E  2571 7850 C26C 9CD0 D89D
26  *
27  *  "abcdbcdecdefdefgefghfghighijhijkijkljklmklmnlmnomnopnopq"
28  *  8498 3E44 1C3B D26E BAAE  4AA1 F951 29E5 E546 70F1
29  */
30
31
32 #include <config.h>
33 #include <stdio.h>
34 #include <stdlib.h>
35 #include <string.h>
36 #include <assert.h>
37 #include "g10lib.h"
38 #include "memory.h"
39 #include "dynload.h"
40 #include "bithelp.h"
41
42
43 typedef struct {
44     u32  h0,h1,h2,h3,h4;
45     u32  nblocks;
46     byte buf[64];
47     int  count;
48 } SHA1_CONTEXT;
49
50
51 static void
52 burn_stack (int bytes)
53 {
54     char buf[128];
55     
56     memset (buf, 0, sizeof buf);
57     bytes -= sizeof buf;
58     if (bytes > 0)
59         burn_stack (bytes);
60 }
61
62
63 static void
64 sha1_init( SHA1_CONTEXT *hd )
65 {
66     hd->h0 = 0x67452301;
67     hd->h1 = 0xefcdab89;
68     hd->h2 = 0x98badcfe;
69     hd->h3 = 0x10325476;
70     hd->h4 = 0xc3d2e1f0;
71     hd->nblocks = 0;
72     hd->count = 0;
73 }
74
75
76 /****************
77  * Transform the message X which consists of 16 32-bit-words
78  */
79 static void
80 transform( SHA1_CONTEXT *hd, byte *data )
81 {
82     register u32 a,b,c,d,e,tm;
83     u32 x[16];
84
85     /* get values from the chaining vars */
86     a = hd->h0;
87     b = hd->h1;
88     c = hd->h2;
89     d = hd->h3;
90     e = hd->h4;
91
92   #ifdef BIG_ENDIAN_HOST
93     memcpy( x, data, 64 );
94   #else
95     { int i;
96       byte *p2;
97       for(i=0, p2=(byte*)x; i < 16; i++, p2 += 4 ) {
98         p2[3] = *data++;
99         p2[2] = *data++;
100         p2[1] = *data++;
101         p2[0] = *data++;
102       }
103     }
104   #endif
105
106
107 #define K1  0x5A827999L
108 #define K2  0x6ED9EBA1L
109 #define K3  0x8F1BBCDCL
110 #define K4  0xCA62C1D6L
111 #define F1(x,y,z)   ( z ^ ( x & ( y ^ z ) ) )
112 #define F2(x,y,z)   ( x ^ y ^ z )
113 #define F3(x,y,z)   ( ( x & y ) | ( z & ( x | y ) ) )
114 #define F4(x,y,z)   ( x ^ y ^ z )
115
116
117 #define M(i) ( tm =   x[i&0x0f] ^ x[(i-14)&0x0f] \
118                     ^ x[(i-8)&0x0f] ^ x[(i-3)&0x0f] \
119                , (x[i&0x0f] = rol(tm, 1)) )
120
121 #define R(a,b,c,d,e,f,k,m)  do { e += rol( a, 5 )     \
122                                       + f( b, c, d )  \
123                                       + k             \
124                                       + m;            \
125                                  b = rol( b, 30 );    \
126                                } while(0)
127     R( a, b, c, d, e, F1, K1, x[ 0] );
128     R( e, a, b, c, d, F1, K1, x[ 1] );
129     R( d, e, a, b, c, F1, K1, x[ 2] );
130     R( c, d, e, a, b, F1, K1, x[ 3] );
131     R( b, c, d, e, a, F1, K1, x[ 4] );
132     R( a, b, c, d, e, F1, K1, x[ 5] );
133     R( e, a, b, c, d, F1, K1, x[ 6] );
134     R( d, e, a, b, c, F1, K1, x[ 7] );
135     R( c, d, e, a, b, F1, K1, x[ 8] );
136     R( b, c, d, e, a, F1, K1, x[ 9] );
137     R( a, b, c, d, e, F1, K1, x[10] );
138     R( e, a, b, c, d, F1, K1, x[11] );
139     R( d, e, a, b, c, F1, K1, x[12] );
140     R( c, d, e, a, b, F1, K1, x[13] );
141     R( b, c, d, e, a, F1, K1, x[14] );
142     R( a, b, c, d, e, F1, K1, x[15] );
143     R( e, a, b, c, d, F1, K1, M(16) );
144     R( d, e, a, b, c, F1, K1, M(17) );
145     R( c, d, e, a, b, F1, K1, M(18) );
146     R( b, c, d, e, a, F1, K1, M(19) );
147     R( a, b, c, d, e, F2, K2, M(20) );
148     R( e, a, b, c, d, F2, K2, M(21) );
149     R( d, e, a, b, c, F2, K2, M(22) );
150     R( c, d, e, a, b, F2, K2, M(23) );
151     R( b, c, d, e, a, F2, K2, M(24) );
152     R( a, b, c, d, e, F2, K2, M(25) );
153     R( e, a, b, c, d, F2, K2, M(26) );
154     R( d, e, a, b, c, F2, K2, M(27) );
155     R( c, d, e, a, b, F2, K2, M(28) );
156     R( b, c, d, e, a, F2, K2, M(29) );
157     R( a, b, c, d, e, F2, K2, M(30) );
158     R( e, a, b, c, d, F2, K2, M(31) );
159     R( d, e, a, b, c, F2, K2, M(32) );
160     R( c, d, e, a, b, F2, K2, M(33) );
161     R( b, c, d, e, a, F2, K2, M(34) );
162     R( a, b, c, d, e, F2, K2, M(35) );
163     R( e, a, b, c, d, F2, K2, M(36) );
164     R( d, e, a, b, c, F2, K2, M(37) );
165     R( c, d, e, a, b, F2, K2, M(38) );
166     R( b, c, d, e, a, F2, K2, M(39) );
167     R( a, b, c, d, e, F3, K3, M(40) );
168     R( e, a, b, c, d, F3, K3, M(41) );
169     R( d, e, a, b, c, F3, K3, M(42) );
170     R( c, d, e, a, b, F3, K3, M(43) );
171     R( b, c, d, e, a, F3, K3, M(44) );
172     R( a, b, c, d, e, F3, K3, M(45) );
173     R( e, a, b, c, d, F3, K3, M(46) );
174     R( d, e, a, b, c, F3, K3, M(47) );
175     R( c, d, e, a, b, F3, K3, M(48) );
176     R( b, c, d, e, a, F3, K3, M(49) );
177     R( a, b, c, d, e, F3, K3, M(50) );
178     R( e, a, b, c, d, F3, K3, M(51) );
179     R( d, e, a, b, c, F3, K3, M(52) );
180     R( c, d, e, a, b, F3, K3, M(53) );
181     R( b, c, d, e, a, F3, K3, M(54) );
182     R( a, b, c, d, e, F3, K3, M(55) );
183     R( e, a, b, c, d, F3, K3, M(56) );
184     R( d, e, a, b, c, F3, K3, M(57) );
185     R( c, d, e, a, b, F3, K3, M(58) );
186     R( b, c, d, e, a, F3, K3, M(59) );
187     R( a, b, c, d, e, F4, K4, M(60) );
188     R( e, a, b, c, d, F4, K4, M(61) );
189     R( d, e, a, b, c, F4, K4, M(62) );
190     R( c, d, e, a, b, F4, K4, M(63) );
191     R( b, c, d, e, a, F4, K4, M(64) );
192     R( a, b, c, d, e, F4, K4, M(65) );
193     R( e, a, b, c, d, F4, K4, M(66) );
194     R( d, e, a, b, c, F4, K4, M(67) );
195     R( c, d, e, a, b, F4, K4, M(68) );
196     R( b, c, d, e, a, F4, K4, M(69) );
197     R( a, b, c, d, e, F4, K4, M(70) );
198     R( e, a, b, c, d, F4, K4, M(71) );
199     R( d, e, a, b, c, F4, K4, M(72) );
200     R( c, d, e, a, b, F4, K4, M(73) );
201     R( b, c, d, e, a, F4, K4, M(74) );
202     R( a, b, c, d, e, F4, K4, M(75) );
203     R( e, a, b, c, d, F4, K4, M(76) );
204     R( d, e, a, b, c, F4, K4, M(77) );
205     R( c, d, e, a, b, F4, K4, M(78) );
206     R( b, c, d, e, a, F4, K4, M(79) );
207
208     /* update chainig vars */
209     hd->h0 += a;
210     hd->h1 += b;
211     hd->h2 += c;
212     hd->h3 += d;
213     hd->h4 += e;
214 }
215
216
217 /* Update the message digest with the contents
218  * of INBUF with length INLEN.
219  */
220 static void
221 sha1_write( SHA1_CONTEXT *hd, byte *inbuf, size_t inlen)
222 {
223     if( hd->count == 64 ) { /* flush the buffer */
224         transform( hd, hd->buf );
225         burn_stack (88+4*sizeof(void*));
226         hd->count = 0;
227         hd->nblocks++;
228     }
229     if( !inbuf )
230         return;
231     if( hd->count ) {
232         for( ; inlen && hd->count < 64; inlen-- )
233             hd->buf[hd->count++] = *inbuf++;
234         sha1_write( hd, NULL, 0 );
235         if( !inlen )
236             return;
237     }
238
239     while( inlen >= 64 ) {
240         transform( hd, inbuf );
241         hd->count = 0;
242         hd->nblocks++;
243         inlen -= 64;
244         inbuf += 64;
245     }
246     burn_stack (88+4*sizeof(void*));
247     for( ; inlen && hd->count < 64; inlen-- )
248         hd->buf[hd->count++] = *inbuf++;
249 }
250
251
252 /* The routine final terminates the computation and
253  * returns the digest.
254  * The handle is prepared for a new cycle, but adding bytes to the
255  * handle will the destroy the returned buffer.
256  * Returns: 20 bytes representing the digest.
257  */
258
259 static void
260 sha1_final(SHA1_CONTEXT *hd)
261 {
262     u32 t, msb, lsb;
263     byte *p;
264
265     sha1_write(hd, NULL, 0); /* flush */;
266
267     t = hd->nblocks;
268     /* multiply by 64 to make a byte count */
269     lsb = t << 6;
270     msb = t >> 26;
271     /* add the count */
272     t = lsb;
273     if( (lsb += hd->count) < t )
274         msb++;
275     /* multiply by 8 to make a bit count */
276     t = lsb;
277     lsb <<= 3;
278     msb <<= 3;
279     msb |= t >> 29;
280
281     if( hd->count < 56 ) { /* enough room */
282         hd->buf[hd->count++] = 0x80; /* pad */
283         while( hd->count < 56 )
284             hd->buf[hd->count++] = 0;  /* pad */
285     }
286     else { /* need one extra block */
287         hd->buf[hd->count++] = 0x80; /* pad character */
288         while( hd->count < 64 )
289             hd->buf[hd->count++] = 0;
290         sha1_write(hd, NULL, 0);  /* flush */;
291         memset(hd->buf, 0, 56 ); /* fill next block with zeroes */
292     }
293     /* append the 64 bit count */
294     hd->buf[56] = msb >> 24;
295     hd->buf[57] = msb >> 16;
296     hd->buf[58] = msb >>  8;
297     hd->buf[59] = msb      ;
298     hd->buf[60] = lsb >> 24;
299     hd->buf[61] = lsb >> 16;
300     hd->buf[62] = lsb >>  8;
301     hd->buf[63] = lsb      ;
302     transform( hd, hd->buf );
303     burn_stack (88+4*sizeof(void*));
304
305     p = hd->buf;
306   #ifdef BIG_ENDIAN_HOST
307     #define X(a) do { *(u32*)p = hd->h##a ; p += 4; } while(0)
308   #else /* little endian */
309     #define X(a) do { *p++ = hd->h##a >> 24; *p++ = hd->h##a >> 16;      \
310                       *p++ = hd->h##a >> 8; *p++ = hd->h##a; } while(0)
311   #endif
312     X(0);
313     X(1);
314     X(2);
315     X(3);
316     X(4);
317   #undef X
318
319 }
320
321 static byte *
322 sha1_read( SHA1_CONTEXT *hd )
323 {
324     return hd->buf;
325 }
326
327 /****************
328  * Return some information about the algorithm.  We need algo here to
329  * distinguish different flavors of the algorithm.
330  * Returns: A pointer to string describing the algorithm or NULL if
331  *          the ALGO is invalid.
332  */
333 static const char *
334 sha1_get_info( int algo, size_t *contextsize,
335                byte **r_asnoid, int *r_asnlen, int *r_mdlen,
336                void (**r_init)( void *c ),
337                void (**r_write)( void *c, byte *buf, size_t nbytes ),
338                void (**r_final)( void *c ),
339                byte *(**r_read)( void *c )
340              )
341 {
342     static byte asn[15] = /* Object ID is 1.3.14.3.2.26 */
343                     { 0x30, 0x21, 0x30, 0x09, 0x06, 0x05, 0x2b, 0x0e, 0x03,
344                       0x02, 0x1a, 0x05, 0x00, 0x04, 0x14 };
345     if( algo != 2 )
346         return NULL;
347
348     *contextsize = sizeof(SHA1_CONTEXT);
349     *r_asnoid = asn;
350     *r_asnlen = DIM(asn);
351     *r_mdlen = 20;
352     *(void  (**)(SHA1_CONTEXT *))r_init                 = sha1_init;
353     *(void  (**)(SHA1_CONTEXT *, byte*, size_t))r_write = sha1_write;
354     *(void  (**)(SHA1_CONTEXT *))r_final                = sha1_final;
355     *(byte *(**)(SHA1_CONTEXT *))r_read                 = sha1_read;
356
357     return "SHA1";
358 }
359
360
361
362 #ifndef IS_MODULE
363 static
364 #endif
365 const char * const gnupgext_version = "SHA1 ($Revision$)";
366
367 static struct {
368     int class;
369     int version;
370     int  value;
371     void (*func)(void);
372 } func_table[] = {
373     { 10, 1, 0, (void(*)(void))sha1_get_info },
374     { 11, 1, 2 },
375 };
376
377
378 #ifndef IS_MODULE
379 static
380 #endif
381 void *
382 gnupgext_enum_func( int what, int *sequence, int *class, int *vers )
383 {
384     void *ret;
385     int i = *sequence;
386
387     do {
388         if( i >= DIM(func_table) || i < 0 ) {
389             return NULL;
390         }
391         *class = func_table[i].class;
392         *vers  = func_table[i].version;
393         switch( *class ) {
394           case 11:
395           case 21:
396           case 31:
397             ret = &func_table[i].value;
398             break;
399           default:
400             ret = func_table[i].func;
401             break;
402         }
403         i++;
404     } while( what && what != *class );
405
406     *sequence = i;
407     return ret;
408 }
409
410
411
412
413 #ifndef IS_MODULE
414 void
415 _gcry_sha1_constructor(void)
416 {
417     _gcry_register_internal_cipher_extension( gnupgext_version, gnupgext_enum_func );
418 }
419 #endif
420